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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)因其巨大的应用前景和商业价值而受到学术界和工业界的广泛关注,在民用和军事上已经有了广泛的应用。居民区抄表(水表、电表和燃气表)是现实生活中的一个费时费力的日常工作,将WSNs应用到抄表领域,自动收集网络中节点监测的数据,可以有效解决这个问题。自动抄表系统(Automatic Meter Reading System,AMRS)应运而生。AMRS要求数据收集协议能够自动组建网络,不需要人工的干预,有节点出现故障或者失效时,基站依然能够收集到正常工作的表节点信息;有新节点加入网络时,不需重新建立网络拓扑结构从而节约能量。目前有一些应用于居民区抄表的数据收集协议如WM2RP(Wireless Meter Reading Routing Protocol)和PEADG(Power Efficient Algorithm for Data Gathering),WM2RP协议人工需求量大,拓扑节点结构采用静态的链状结构,其灵活性差;PEADG协议有新节点加入网络时,需要重新建立网络拓扑结构,当有节点出现故障时,基站无法收集到该节点的子孙节点。本文针对AMRS的特点和需求,设计了一个具有自组织性、可扩展性及容错性的数据收集协议SEFDG(Self-organized Extensible Fault-tolerant Data Gathering)。SEFDG协议可以将初始状态的网络节点自动组建成一个树型拓扑结构的网络,新加入的节点主动寻找已加入网络的邻居节点,增加了网络的可扩展性。每个表节点既有父节点也有备用父节点,当节点出现故障或失效时,该节点的孩子节点可通过备用父节点通信,使得网络具有容错性。本文采用MATLAB对SEFDG进行仿真,仿真结果表明SEFDG协议可以在出现故障节点时保持通信链路,确保无故障节点的数据收集不会受到影响(容错性);当有新的节点加入网络时,不用重新构建网络拓扑结构,新节点可以主动寻找周边已经加入网络的节点,并择优作为父节点或者备用父节点(自组织性和可扩展性)。另外,通过与PEADG和WM2RP协议的数据收集轮数进行仿真比较,在延长网络生存周期方面,SEFDG协议具有较优性能。本文还对SEFDG协议中可能出现的孤立节点的情况和减少孤立节点的策略进行了一些研究,通过SEFDG协议组建的网络,孤立节点的个数明显少于通过PEADG协议组建的网络。另外,通过修改数据收集的结束条件,使得数据收集的轮数明显增加。